【VSCode】【Clangd】Win下的基于LLVM/Clangd+Clangd插件+MINGW+CMake的VSCode配置C/C++开发环境的详细教程

一、简介

在 VSCode 中配置 C/C++ 开发环境，主要有两种主流的语言服务器（LSP）方案，它们基于不同的工具链和设计理念，适用于不同的开发需求。要理解这两种方案，需先明确 LSP（语言服务器协议） 的概念：它是由微软主导制定的一套跨编辑器 / IDE 的标准化协议，旨在简化编程语言工具（如代码补全、语法检查、跳转定义等）的开发与集成，让开发者在不同编辑器中能获得一致的编程辅助体验。

1.1 微软官方 C/C++ 插件方案

由微软官方开发维护，是一套 "一站式" 的 C/C++ 开发解决方案。它集成了 IntelliSense（智能感知） 和调试功能，安装后无需额外配置太多依赖即可快速上手。具备代码补全、语法检查、跳转定义、断点调试等完整流程，适合 C/C++ 新手快速搭建开发环境，降低入门门槛。

1.2 Clangd插件+LLVM/Clangd 方案

由 LLVM 团队开发的Clangd插件，基于 Clang 工具链提供语言服务。它在代码分析的准确性、大型项目的性能表现 上更具优势，尤其适合追求编译工具链一致性（如用 Clang 编译代码）的场景。但需要注意，Clangd本身不包含调试功能，需搭配**CodeLLDB**插件才能实现 C/C++ 程序的调试。这种方案更偏向于专业开发场景，尤其是对代码质量和编译流程有深入需求的开发者。

本文将聚焦Windows 下基于 Clangd 插件 + LLVM 的 VSCode C/C++ 开发环境，详细讲解其配置流程与初步使用方法，帮助开发者利用 Clang 工具链的优势打造高效开发环境。

1.3 什么是LLVM

LLVM 命名最早源自于底层虚拟机（Low Level Virtual Machine）的缩写，由于命名带来的混乱，LLVM就是该项目的全称。LLVM 核心库提供了与编译器相关的支持，可以作为多种语言编译器的后台来使用。能够进行程序语言的编译器优化、链接优化、在线编译优化、代码生成。LLVM的项目是一个模块化和可重复使用的编译器和工具技术的集合。LLVM是伊利诺伊大学的一个研究项目，提供一个现代化的，基于SSA的编译策略能够同时支持静态和动态的任意编程语言的编译目标。自那时以来，已经成长为LLVM的主干项目，由不同的子项目组成，其中许多正在生产中使用的各种商业和开源的项目，以及被广泛用于学术研究。

总之，LLVM 是一个开源的编译器基础设施项目与框架，它以模块化、可重用的设计理念，为编译技术领域提供了一套完整的工具链和扩展能力，其核心价值可从以下维度解析：

（Chris Latter本来只是想写一个底层的虚拟机，这也是LLVM名字的由来，low level virtual machine，跟Java的JVM虚拟机一样，可是后来，llvm从来没有被用作过虚拟机，哪怕LLVM的名气已经传开了。所以人们决定仍然叫他LLVM，更多的时候只是当作"商标"一样的感觉在使用，其实它跟虚拟机没有关系 。官方描述如下：
The name "LLVM" itself is not an acronym; it is the full name of the project. "LLVM"这个名称本身不是首字母缩略词; 它是项目的全名。）

1.3.1 核心定位：编译器生态的 "通用底座"

它并非单一工具，而是一个包含编译器组件、优化库、工具链的生态系统，支持从编程语言前端（如 C/C++、Rust、Swift 等）的语法解析，到中间代码优化，再到目标平台（x86、ARM、RISCV 等）机器码生成的全流程。

简单来说，LLVM 是编译技术的 "乐高积木"------ 开发者可以基于它的模块化组件，快速构建新编程语言的编译器、静态分析工具、代码优化插件等，无需从零实现整个编译流程。

（1）传统的编译器架构

• Frontend:前端
  词法分析、语法分析、语义分析、生成中间代码
• Optimizer:优化器
  中间代码优化
• Backend:后端
  生成机器码

（2）LLVM架构

• 不同的前端后端使用统一的中间代码LLVM Intermediate Representation (LLVM IR)
• 如果需要支持一种新的编程语言，那么只需要实现一个新的前端
• 如果需要支持一种新的硬件设备，那么只需要实现一个新的后端
• 优化阶段是一个通用的阶段，它针对的是统一的LLVM IR，不论是支持新的编程语言，还是支持新的硬件设备，都不需要对优化阶段做修改
• 相比之下，GCC的前端和后端没分得太开，前端后端耦合在了一起。所以GCC为了支持一门新的语言，或者为了支持一个新的目标平台，就变得特别困难
• LLVM现在被作为实现各种静态和运行时编译语言的通用基础结构(GCC家族、Java、.NET、Python、Ruby、Scheme、Haskell等)

1.3.2 技术架构：模块化与标准化的突破

传统编译器（如 GCC）的前端（语法分析）和后端（机器码生成）耦合度高 ，导致新增一门语言或支持新硬件时，需要大量重复开发。而 LLVM 通过统一的中间表示（LLVM IR） 实现了 "前后端解耦"：

• 前端 ：负责将特定编程语言（如 C++、Rust）转换为LLVM IR（一种与平台无关的中间代码）。例如，Clang 就是 LLVM 生态中针对 C/C++/Objective-C 的前端。
• 优化器：对 LLVM IR 进行通用优化（如消除冗余代码、提升执行效率），这一阶段与具体语言、硬件无关。
• 后端：将优化后的 LLVM IR 转换为目标平台的机器码。若需支持新硬件，只需开发对应的后端模块即可。

1.3.3 生态与工具：从编译到开发全链路覆盖

LLVM 生态包含众多核心工具，支撑不同场景的开发需求：

• Clang ：LLVM 的 C/C++/Objective-C 前端编译器，以编译速度快、错误提示友好、模块化易集成著称，是 Xcode等 IDE 的默认 C++ 编译工具之一。
• Clangd ：基于 Clang 的C/C++ 语言服务器（支持 LSP 协议），为 VSCode 等编辑器提供代码补全、跳转定义、语法检查等开发辅助功能。
• LLDB：跨平台调试器，可与 Clangd 配合实现 C++ 程序的断点调试。
• 其他衍生工具 ：如用于静态分析的Clang Static Analyzer、用于代码混淆的LLVM Obfuscator等。

1.3.4 技术价值：跨语言、跨平台的 "万能适配"

• 跨语言支持：只要能将某门语言转换为 LLVM IR，就能借助其优化器和后端生成任意平台的可执行代码。因此，Rust、Swift、D 语言等都以 LLVM 为编译基础。
• 跨平台能力：支持几乎所有主流硬件架构（x86、ARM、RISCV 等），开发者无需为不同平台重复开发编译逻辑。
• 可扩展性：基于 LLVM 的模块化设计，开发者可轻松扩展功能 ------ 比如开发自定义的代码优化 "Pass"、新增编程语言的前端，或为 IDE 打造智能提示插件（如 Clangd）。

1.3.5 行业地位：技术影响力的标杆

• 它是众多主流技术的底层支撑：苹果 Swift 语言、Rust 语言的编译器、Linux 内核的 Clang 编译方案、VSCode 的 C++ 开发环境等，都依赖 LLVM 生态。
• 曾获ACM 2012 年软件系统奖（该奖项此前授予过 Java、UNIX、万维网等里程碑式技术），足以证明其在软件领域的突破性价值。

简言之，LLVM 不仅是一套编译器工具链，更是编译技术的 "基础设施框架"------ 它通过标准化、模块化的设计，大幅降低了编译工具的开发门槛，推动了跨语言、跨平台开发的效率革命。

1.4 什么是clang

Clang 是LLVM 项目旗下的开源 C/C++/Objective-C 编译器前端，基于 LLVM 架构设计，专注于将源代码转换为 LLVM 中间表示（LLVM IR），是现代 C/C++ 开发中替代 GCC 的重要工具。其核心定位、技术特点与价值可从以下维度解析：

1.4.1 核心角色：LLVM 架构的 "前端支柱"

在 LLVM 的模块化编译流程中，Clang 承担 "前端" 职责：负责接收 C/C++/Objective-C 源代码，通过预处理、词法分析、语法分析生成抽象语法树（AST），最终转换为 LLVM IR（中间代码）。后续的代码优化、机器码生成则由 LLVM 后端完成。

简单说，Clang 是 "源代码到中间代码的转换器"，是 LLVM 生态中处理 C/C++ 类语言的核心入口。

1.4.2 相比 GCC 的核心优势

作为新一代编译器前端，Clang 在性能、易用性和扩展性上显著优于传统的 GCC 前端：

1. 编译速度更快：在 Debug 模式下，编译 Objective-C 代码的速度是 GCC 的 3 倍，对大型项目的开发效率提升明显。
2. 内存占用更低：生成的抽象语法树（AST）内存占用仅为 GCC 的 1/5，减少了编译过程中的资源消耗。
3. 模块化设计：基于库的模块化架构（如 libclang、libTooling），易于集成到 IDE（如 VSCode、Xcode）或开发自定义工具（如静态分析器）。
4. 诊断信息更友好：编译错误提示包含详细元数据（如代码位置、错误原因），可读性远超 GCC 的晦涩输出，便于开发者快速定位问题。
5. 易于扩展：代码结构清晰，开发者可轻松开发插件（如代码规范检查工具）或扩展语法支持，而 GCC 因架构耦合度高，扩展难度大。

1.4.3 工作流程：从源代码到 LLVM IR 的全解析

Clang 对源代码的处理遵循编译前端的标准流程，以 Objective-C 文件（main.m）为例：

1. 预处理 ：处理#include、#import、宏定义等，生成预处理后的代码（可通过clang -E main.m查看）。
2. 词法分析 ：将代码拆分为最小语法单元（Token），如关键字（void）、标识符（test）、运算符（+）等（可通过clang -dump-tokens查看）。
3. 语法分析 ：基于 Token 生成抽象语法树（AST），描述代码的语法结构（如函数定义、变量赋值），明确代码逻辑（可通过clang -ast-dump查看）。
4. 生成 LLVM IR ：将 AST 转换为与平台无关的 LLVM IR（中间代码），供 LLVM 后端优化并生成机器码（可通过clang -S -emit-llvm生成文本格式的.ll文件）。

1.4.4 应用场景：从编译到工具开发

• 日常编译：作为 C/C++/Objective-C 的编译器前端，直接用于代码编译（如 Xcode 默认使用 Clang 编译 iOS/macOS 项目）。
• IDE 集成：其模块化库（如 libclang）为 VSCode 等编辑器提供代码补全、跳转定义等功能（Clangd 插件即基于此）。
• 工具开发：基于 Clang 可开发静态分析工具（检查命名规范、内存泄漏）、代码重构工具，或通过插件扩展编译器功能。

简言之，Clang 是 LLVM 生态中为 C/C++/Objective-C 量身打造的 "高效、轻量、易扩展" 的编译器前端，凭借其性能优势和模块化设计，已成为现代 C/C++ 开发的主流工具之一。

二、安装与配置

注意：在使用Clangd插件+LLVM 方案时，需要关闭微软官方的C/C++插件，因为会产生冲突。

2.1 安装LLVM，一般GitHub的都带了clang，但是有些渠道下载的可能没有clang，需要注意一下

Releases · llvm/llvm-project

2.2 vscode安装clang插件

这里选择不安装，到时候手动配置自己下载的clangd

2.3 下载安装MINGW，记得添加到环境变量

Release Release of 15.2.0-rt_v13-rev0 · niXman/mingw-builds-binaries

2.4 配置需要的功能

要配置 Clangd 的用户级（全局共享）和项目级（工程私有） YAML 配置文件，可按照以下步骤操作：

2.4.1 用户配置（全局共享设置）

用于存放所有项目通用的配置（如补全样式、提示规则等）。

1. 定位配置文件路径

根据系统类型，在对应路径创建 config.yaml 文件：

• Windows ：路径：%LocalAppData%\clangd\config.yaml（可在文件资源管理器中直接输入 %LocalAppData%\clangd，新建 config.yaml）
• macOS ：路径：~/Library/Preferences/clangd/config.yaml（在 Finder 中按 Shift+Command+G，输入路径并创建文件）
• Linux ：路径：$XDG_CONFIG_HOME/clangd/config.yaml（若 XDG_CONFIG_HOME 未设置，默认是 ~/.config/clangd/config.yaml）

2. 写入通用配置内容

将以下内容复制到 config.yaml 中（可根据需求调整）：

yaml

# 参考：https://clangd.llvm.org/config
---
# 补全配置：参数列表显示分隔符
Completion:
  ArgumentLists: Delimiters

# 嵌入式提示：显示代码块结束、默认参数等
InlayHints:
  BlockEnd: true        # 显示代码块结束标记（如 `}` 旁标注函数名）
  DefaultArguments: true # 显示函数默认参数提示
  TypeNameLimit: 0      # 类型名提示无长度限制

# 悬停提示：显示别名（AKA）信息
Hover:
  ShowAKA: true

# 全局编译选项（所有项目生效）
CompileFlags:
  Add: [-Wall]  # 添加 `-Wall` 开启所有警告

2.4.2 项目配置（工程私有设置）

官方的配置说明文档链接

Configuration

用于存放单个项目的专属配置（如编译命令路径、特定编译器等）。

1. 创建项目配置目录

在项目根目录 下，创建 .clangd 文件，使用yaml语法添加选项。

（创建 .clangd 文件夹，再在其中新建 config.yaml 文件。这种方式过时了）

2. 写入工程专属配置

这里的配置其实除了 .clangd 文件方法，一般用vscode工作区里的提前增加条件选项。

通过 "用户配置（全局通用）+ 项目配置（工程私有）" 的分离，既能保证所有项目共享统一的交互体验，又能针对单个工程做定制化编译配置，大幅提升 C/C++ 开发效率。

2.5 在VSCode中配置LLVM官方插件Clangd

2.5.1 配置工具链本体路径，在设置里搜索Clangd:Path，因为我们最开始下载的时候插件Clangd是个空壳子还要求我们是否下载，取消后这里配置我们自己下载的clangd

2.5.2 进入Clangd插件设置使用选项

建议改为工作区设置，方便后续每个工作区的定制化改变，不会影响到用户设置

一定要一条一条加进去

{
    "clangd.arguments": [
        // 后台索引（提升大型项目的响应速度）
        "--background-index",
        "--background-index-priority=low",  // 后台索引优先级设为低，不影响编辑
        
        // 启用代码检查（基于clang-tidy，支持代码规范检查）
        "--clang-tidy",
        
        // 补全样式：detailed显示更详细的补全信息（如参数类型）
        "--completion-style=detailed",
        
        // 代码风格 fallback：当项目无明确风格时，默认使用Google风格
        "--fallback-style=Google",
        
        // 关闭函数参数占位符（避免补全时自动插入`${1}`等占位符）
        "--function-arg-placeholders=false",
        
        // 禁止自动插入#include（如需手动控制头文件引入）
        "--header-insertion=never",
        
        // 重命名文件时无数量限制（默认可能限制大项目重命名）
        "--rename-file-limit=0",
        
        // 启用Clangd的配置文件（即前面提到的user/project级config.yaml）
        "--enable-config",
        
        // 并行任务数量（根据CPU核心数调整，如8核设为8，加速索引）
        "-j=12",
        
        // PCH（预编译头）存储在内存中，提升解析速度
        "--pch-storage=memory",
        
        // 格式化输出日志（方便调试）
        "--pretty",
        
        // 【核心】指定compile_commands.json的路径（必须修改！）
        // 该文件由CMake、Make等构建工具生成，包含项目编译信息（如头文件路径、宏定义）
        // 解释：基于cmake构建管理项目时，使用该命令（--compile-commands-dir=）产生的compile_commands.json会放到指定文件夹下同时该文件帮助你找到头文件信息索引
        // 格式：--compile-commands-dir=项目中compile_commands.json所在的文件夹路径
        "--compile-commands-dir=${workspaceFolder}/build",  // 示例：项目根目录下的build文件夹
        
        // 【核心】指定编译器路径（解决标准库头文件找不到的问题）
        // 通配符匹配编译器路径（如ARM交叉编译器、x86编译器）
        // 格式：--query-driver=编译器可执行文件的路径（支持*通配符）
        // "--query-driver=${userHome}/tools/gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10/bin/arm-none-eabi-g*"  // 示例：ARM编译器路径
        "--query-driver=D:/mingw64/bin"
    ]
}

（1）参数说明（必看）

1. --compile-commands-dir ：必须指向项目中compile_commands.json文件所在的文件夹（该文件是 Clangd 理解项目结构的 "地图"）。

   • 若用 CMake 构建，可在 cmake 命令中添加-DCMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS=ON生成该文件（默认在 build 目录下）。
   • 若项目无该文件，Clangd 可能无法识别头文件路径，导致#include报错。

2. --query-driver ：用于告诉 Clangd 项目使用的编译器路径（如交叉编译器、本地 GCC/Clang），确保其能找到编译器自带的标准库头文件（如stdio.h）。

   • 路径需用通配符*匹配编译器可执行文件（如arm-none-eabi-gcc、arm-none-eabi-g++可统一用arm-none-eabi-g*匹配）。

（2）验证配置是否生效

1. 重启 VSCode ：按下Ctrl+Shift+P，输入 "Reload Window" 并回车，让配置生效。
2. 打开项目文件 ：如main.c，观察#include语句下方是否有红色波浪线（若消失，说明头文件识别成功）。
3. 查看 Clangd 日志 ：按下Ctrl+~打开终端，切换到 "Output" 面板，选择 "Clangd"。
   • 若日志中无E[时间戳]开头的错误（如 "cannot find header"），则配置成功；
   • 若有错误，检查--compile-commands-dir和--query-driver路径是否正确。

（3）特别提醒

• 工作区设置 vs 用户设置：若有多个 C/C++ 项目（如不同架构、不同编译器），务必用 "Workspace Settings"（仅对当前项目生效），避免配置冲突。
• 新项目需重新配置 ：每个项目的compile_commands.json路径和编译器路径可能不同，新项目需重新修改--compile-commands-dir和--query-driver。
• 确保--query-driver的路径与项目级.clangd/config.yaml中Compiler项一致（若有），否则可能导致标准库识别混乱。

通过以上步骤，Clangd 插件就能正确解析项目代码，提供准确的代码补全、跳转定义、语法检查等功能了。

注：验证：打开一个 C/C++ 文件，观察代码补全、跳转定义等功能是否正常工作，同时可通过 VSCode 的 "输出" 面板（选择 "Clangd"）查看日志，确认是否成功加载自定义的 clangd。

2.6 安装cmake

我这里选择的二进制包，你可以下载.msi来安装，这种就是很直观但会增加一些注册表，但是，如果你直接拿源码是不行的，需要自己去编译得到可执行工具链。要下载二进制包，然后将bin文件夹工具链路径加入系统环境变量。这是个人习惯问题。

2.7 安装VSCode的CMake插件

2.8 如果后续需要调试，就需要安装这个插件，提示：这个插件会下载很久建议找到VSIX的外部http地址进行下载

会出现

三、初步使用

**说明：**自己可以尝试当一个大型项目找对应的函数实现，会发现微软那个c/c++插件查找索引会比较慢以及占用内存，相对之下Clangd的效果就好的多。

目前搭配方案是：MINGW的编译器+Clangd的代码补全以及其他功能。你也可以使用clang++代替c++

3.1 未使用CMake版本

这里可以写个小代码进行测试，clangd是否运行正常，一般头文件出现下划线，以及传值前面会有函数形参变量名提示，以及能够正常跳转，就表示是正常的

右击鼠标，能够正常跳转

这个配置文件就再指定了一下编译器路径。

3.2 使用CMake版本

参考：

【Embedded System】【CMake】Windows下CMake+VSCode的开发环境搭建以及初步认识_如何利用vscode和cmake 搭建c++开发环境-CSDN博客

错误现象（原因是因为使用clangd+cmake，你需要在cmake顶层文件里开启一个产生特殊文件的选项来让clangd识别到各个头文件）：

这里简单描述一下怎么使用cmake，需要将加法函数c/h文件放入一个子文件夹，可以将这个子文件夹编译为单独一个静态库提供给根目录下的main文件使用，根目录和add子文件夹分别需要cmake文件，根目录下的cmake文件（顶层cmake）为主

3.2.1 代码

（1）add

add.h

#ifndef __ADD_H__
#define __ADD_H__

int add(int a, int b);

#endif // !__ADD_H__

add.c

#include "add.h"

int add(int a, int b)
{
    return a+b;
}

CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

add_library(add STATIC add.cpp)

target_include_directories(add PUBLIC ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR})

（2）根目录

.clangd

CompileFlags:
  Add: []
  Remove: []
  Compiler: D:/mingw64/bin/c++*

main.cpp

#include <iostream>
#include <string>

#include "add.h"

int main() {
    std::string name;
    std::cout << "Enter your name: ";
    std::getline(std::cin, name);
    std::cout << "Hello, " << name << "!" << std::endl;

    int a = 1;

    if (a == 1) {
        std::cout << "a is 1" << std::endl;
    }

    std::cout << "add: " << add(1, 1) << "!" << std::endl;

    return 0;
}

E9_clang_test.code-workspace

{
	"folders": [
		{
			"path": "."
		}
	],
	"settings": {
		"clangd.arguments": [
			"--background-index",
			"--background-index-priority=low",
			"--clang-tidy",
			"--completion-style=detailed",
			"--fallback-style=Google",
			"--function-arg-placeholders=false",
			"--header-insertion=never",
			"--header-insertion-decorators",
			"--import-insertions",
			"--rename-file-limit=0",
			"--enable-config",
			"-j=18",
			"--pch-storage=memory",
			"--pretty",
			"--compile-commands-dir=${workspaceFolder}/build",
			"--query-driver=D:/mingw64/bin/c++*"
		]
	}
}

CMakeLists.txt

# 主目录 CMakeLists.txt
cmake_minimum_required(VERSION 3.18)
project(E9_clang_test)  # 项目名可保持不变

# 开启编译数据库生成（关键！clangd依赖这个文件）
set(CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS ON)

# 关键：添加子目录（编译add模块）
add_subdirectory(add)

# 定义可执行程序目标（目标名：E9_clang_test）
add_executable(E9_clang_test main.cpp)

# 链接add库（目标名必须和上面的add_executable一致）
target_link_libraries(E9_clang_test add)

注意：

开启编译数据库生成（关键！clangd依赖这个文件）

set(CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS ON)

3.2.2 代码编译执行

（1）cmake配置，选择对应的编译器，然后就会先配置一些东西，此时就会产生compile_commands.json，然后可以clangd: Restart Language Server 重启服务

（2）在 VS Code 中按 Ctrl+Shift+P，输入 clangd: Restart Language Server 重启服务，clangd 会重新读取 compile_commands.json，就会发现头文件就不会报红了

（3）在 VS Code 中按 Ctrl+Shift+P，输入 cmake build

（4）执行可执行文件

（5）尝试调试，点击调试目标设置，通过cmake插件工具进行配置项目的调试方式文件launch.json，或者直接从CodeLLDB的调试按钮开始也可以

或者CodeLLDB

（6）查看launch

（7）现在开始CodeLLDB，左上角直接点击出现错误，要找到可执行文件，"program": "${workspaceRoot}/build/E9_clang_test.exe",

（8）这里发现我使用的：vscode的 G++编译器+Clangd代码补全+lldb（CodeLLDB） 不能调试（不知道为什么打了断点后，点击使用lldb调试后就马上全部执行并退出，断点灰色且空心），原因可能是：G++编译出来的调试版本的代码的调试符号与lldb不适配，可能需要更换为clang编译出来的文件进行调试。这里我把C/C++ Extension Pack再打开，换为cppdbg调试，可能会跳出一个智能补全类型的功能提示与clang冲突了，点击disable关掉，然后就可以正常进行单步调试。